Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego

Badanie zjawiska pęcznienia żelatyny w wodzie

ćwiczenie nr 7

opracowała dr A. Pietrzak

Zakres zagadnień obowiązujących do ćwiczenia

1. Układy koloidalne – struktura i właściwości.

2. Metody otrzymywania koloidów.

3. Stopień dyspersji a trwałość koloidu.

4. Zależność koagulacji od potencjału elektrokinetycznego.

5. Zależność pęcznienia od pH roztworu.

Literatura

1. Praca zbiorowa pod red. Woźnickiej J. i Piekarskiego H., Ćwiczenia laboratoryjne

z chemii fizycznej, Wydawnictwo UŁ, Łódź 2005.

2. Brdička R., Podstawy chemii fizycznej, PWN, Warszawa 1970.

3. Praca zbiorowa pod red. Bielańskiego A., Chemia fizyczna, PWN, Warszawa 1980.

4. Sobczyk L., Kisza A., Gatner K., Koll A., Eksperymentalna chemia fizyczna, PWN,

Warszawa 1982.

5. Barrow G.M., Chemia fizyczna, PWN, Warszawa 1978.

6. Sobczyk L., Kisza A., Chemia fizyczna dla przyrodników, PWN, Warszawa 1981.

7. Dutkiewicz E., Fizykochemia powierzchni, WNT, Warszawa 1998.

8. Gumiński K., Wykłady z chemii fizycznej, PWN, Warszawa 1973.

2

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie punktu izoelektrycznego żelatyny w roztworze

wodnym na podstawie zależności stopnia pęcznienia P od pH badanych roztworów.

Stopień pęcznienia żelu P wyrażony w procentach określa się następująco:

P

m

m

w

żel

=

⋅

100%

gdzie: m

w

−

masa pochłoniętej wody przez żelatynę, m

żel

−

masa suchego żelu.

Minimalna wartość P świadczy o maksymalnym przestrzennym usieciowaniu struktury

żelatyny.

Odczynniki chemiczne i sprzęt laboratoryjny:

CH

3

COOH (c = 0,1 mol dm

-3

), CH

3

COONa (c = 0,1 mol dm

-3

), żelatyna spożywcza

w płatkach,

7 kolbek stożkowych (50 cm

3

), 2 szalki Petriego, lejek, bagietka, pęseta, bibuła filtracyjna,

2 pipety - 1ml i 5ml, folia aluminiowa, odważniki, stoper.

Wykonanie ćwiczenia i przedstawienie wyników pomiarów

1.

Sporządzić 7 roztworów buforu octanowego w odpowiednio oznakowanych kolbkach

stożkowych o pojemności 50 cm

3

przez zmieszanie mianowanych roztworów CH

3

COOH

i CH

3

COONa w stosunkach objętościowych podanych w tabeli wyników pomiarów.

2.

Przygotować 7 listków folii aluminiowej o wymiarach ok. 10×10cm i zważyć je na wadze

analitycznej.

3.

Umieścić na każdym z nich po płatku żelatyny o wymiarach ok. 2 × 3 cm.

4.

Zważyć listki wraz z żelatyną na wadze analitycznej.

5.

Do kolbki z roztworem buforowym dodać płatek żelatyny. Roztwór wraz

z żelatyną zamieszać i pozostawić na okres 3 minut w temperaturze otoczenia w celu

spęcznienia żelatyny.

Uwaga: Proces pęcznienia należy prowadzić jednocześnie co najwyżej w dwóch kolbkach

(a nie od razu w siedmiu)w odstępach przynajmniej jednominutowych, ze względu na

konieczność zachowania podobnych warunków pomiaru we wszystkich roztworach.

Należy zachować jednakowy czas pęcznienia żelatyny dla wszystkich próbek, ponieważ

badanego

procesu

nie

doprowadza

się

do

stanu

stacjonarnego.

Zatem,

3

w przeprowadzonym eksperymencie miarą pęcznienia będzie ilość pochłoniętej wody

przez żelatynę w określonym czasie.

6.

Po upływie 3 minut oddzielić roztwór od napęczniałej żelatyny. W tym celu należy całą

zawartość

kolbki

przenieść

na

bibułę

filtracyjną

umieszczoną

w

lejku

i odsączyć roztwór przy użyciu pompki wodnej.

7.

Przy użyciu pęsety, umieścić płatek napęczniałej żelatyny na suchej bibule filtracyjnej

w szalce Petriego i delikatnie osuszyć.

8.

Zważyć osuszony płatek żelatyny w szczelnie zawiniętym listku folii aluminiowej (woda

‘niezwiązana’, obecna na żelatynie uniemożliwia dokładne ważenie).

9.

Czynności opisane w punktach 4

−

8 powtórzyć dla wszystkich badanych próbek.

Tabela wyników pomiarów:

Numer kolbki

1

2

3

4

5

6

7

Objętość CH

3

COOH [ml]

30

30

15

10

5

1

1

Objętość CH

3

COONa [ml]

1

5

15

20

30

20

30

pH buforu octanowego

Masa folii aliminiowej m

0

[g]

Masa suchej żelatyny +
folia aluminiowa m

0+żel

[g]

Masa

żelatyny

po

pęcznieniu

+

folia

aluminiowa m

0+żel+w

[g]

Uwaga: Wartość pH buforu octanowego można obliczyć ze wzoru: pH

p

lg

=

+

K

c

c

a

sol

a

gdzie: pK

a

– ujemny logarytm stałej dysocjacji kwasu octowego, c

a

– stężenie molowe kwasu,

c

sol

– stężenie molowe soli tego kwasu z mocną zasadą w danym roztworze buforowym

dla każdej próbki.

Opracowanie i dyskusja wyników pomiarów

1.

Obliczyć masę suchej żelatyny m

żel

dla każdej próbki.

2.

Wyznaczyć masę wody pochłoniętej przez żelatynę m

w

(różnica pomiędzy masą żelatyny

po pęcznieniu a masą suchej żelatyny).

3.

Obliczyć stopień pęcznienia P[%] żelatyny dla każdej próbki.

4.

W tabeli wyników obliczeń zamieścić wartości stopnia pęcznienia żelatyny

odpowiadające roztworom o określonym pH.

4

5.

Sporządzić wykres zależności P = f(pH) i określić punkt izoelektryczny żelatyny

na podstawie położenia minimum uzyskanej funkcji. Uwaga: badana zależność jest

funkcją potęgową drugiego stopnia. Zatem położenie minimum funkcji można określić

wiedząc, że jej pierwsza pochodna jest równa zeru w tym punkcie.

6.

Zinterpretować położenie minimum na wykresie z punktu widzenia budowy żelatyny jako

białka.

Tabela wyników obliczeń:

pH roztworu

Masa suchej żelatyny m

żel

[g]

Masa wody pochłoniętej przez
żelatynę m

w

[g]

Stopień pęcznienia P [%]

Punkt izoelektryczny pH